Physiker der Universität Innsbruck wollen logische Operationen in Quantencomputern ausführen, indem sie geometrische “Wanderungen” in den Tälern und Bergen der Energieniveaus von Atomen durchführen. Wie das mit Hilfe von Lasern funktionieren soll, beschreiben sie im Fachmagazin Science.
Jede Art von Rechnung lässt sich mit Hilfe von grundlegenden logischen Operationen wie beispielsweise “Und”, “Oder” oder “Nicht” durchführen. Lu-Ming Duan und seine Kollegen schlagen vor, diese Operationen durch geometrische Transformationen zu ersetzen. Solch eine Transformation kann beispielsweise eine einfache Wanderung sein.
Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich auf einem Rundwanderweg. Sie folgen dem Weg in einer Richtung und rechnen damit, ihren Ausgangspunkt einige Zeit später wieder zu erreichen, dann natürlich aus der anderen Richtung. Auf dem Weg gibt es einige Verzweigungen und Abbiegungen und Sie verlieren etwas den Überblick.
Doch irgendwann gelangen Sie wieder zum Ausgangspunkt zurück. Aber zu Ihrer Überraschung kommen Sie aus der gleichen Richtung, in die Sie gegangen sind. Durch die Wanderung haben Sie Ihren “inneren Zustand” um 180 Grad gewendet und damit auf geometrische Weise eine Nicht-Operation durchgeführt.
Die Transformation, die die Innsbrucker Physiker vorschlagen, soll in den Energieniveaus von Atomkernen stattfinden. Durch das Ein- und Ausschalten von Lasern mit verschiedenen Frequenzen, soll eine in diesen Niveaus gespeicherte Informationseinheit “auf Wanderung” geschickt werden und dadurch die Nicht-Operation ausführen. Für die Und- und Oder-Operationen bräuchte man zwei Atomkerne, die miteinander im Wechsel wirken.
Zwei Vorteile erhoffen sich die Physiker von ihrer Methode: Zum einen sind Rechnungen flexibler durchführbar, weil man immer sehr viele “Wanderwege” zur Auswahl hat. Zum anderen erwarten die Forscher eine Reduzierung der Fehleranfälligkeit gegenüber bisherigen Experimenten mit Quantencomputern.
Axel Tillemans
